Cristales curvan la luz como si estuviera bajo la influencia de la gravedad

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Montaje experimental y resultados de la simulación de la trayectoria del haz en un CPD. Crédito: K. Kitamura et al

Según la teoría general de la relatividad de Albert Einstein, el curso de las ondas electromagnéticas, como la luz y las ondas electromagnéticas de terahercios, puede verse alterado por campos gravitatorios. Recientemente, los científicos teorizaron que es posible crear pseudogravedad deformando intencionadamente cristales en la zona de menor energía normalizada (o frecuencia).

Un grupo de investigadores ha estudiado si la distorsión de la red en cristales fotónicos puede producir efectos de pseudogravedad. Han manipulado el comportamiento de la luz como si estuviera bajo la influencia de la gravedad.

Como "controladores de tráfico" de la luz dentro de los cristales, las características especiales de los cristales fotónicos permiten manipular y controlar el comportamiento de la luz. Se construyen disponiendo repetidamente dos o más materiales diferentes, cada uno con una capacidad única para interactuar con la luz y ralentizarla. Además, los cristales fotónicos han mostrado cambios adiabáticos que provocan efectos de pseudogravedad.

Imagen conceptual del cristal fotónico distorsionado y del cristal fotónico. Crédito: K. Kitamura et al

Al introducir la distorsión de la red, que distorsiona gradualmente el espaciado regular de los elementos, se rompió la estructura reticular de los cristales protónicos. Esto alteró la estructura de banda fotónica de los cristales, provocando una trayectoria curva del haz en el medio que se asemejaba a la de un haz de luz viajando más allá de un enorme objeto astronómico como un agujero negro.

En concreto, utilizaron ondas de terahercios y un cristal fotónico distorsionado de silicio con una constante de red primaria de 200 micrómetros. La desviación de estas ondas se ha demostrado de forma convincente mediante experimentos.

El profesor Kyoko Kitamura, de la Escuela de Postgrado de Ingeniería de la Universidad de Tohoku, declaró: "Del mismo modo que la gravedad curva la trayectoria de los objetos, nosotros hemos ideado un medio para curvar la luz dentro de ciertos materiales."

El profesor asociado Masayuki Fujita, de la Universidad de Osaka, afirma: "Esta dirección del haz en el plano dentro de la gama de los terahercios podría aprovecharse en la comunicación 6G". Desde el punto de vista académico, los hallazgos demuestran que los cristales fotónicos podrían aprovechar los efectos gravitatorios, abriendo nuevas vías en el campo de la física de los gravitones."

Fuentes, créditos y referencias:

Universidad de Tohoku - Kanji Nanjyo et al, Deflection of electromagnetic waves by pseudogravity in distorted photonic crystals, Physical Review A (2023). DOI: 10.1103/PhysRevA.108.033522